Mantenimiento de máquinas eléctricas rotativas 1.1. Objetivo general de la carrera. P.T. y P.T–B en Electromecánica industrial. eali!ar eali!ar servicios de instalaci"n# o$eraci"n# diagn"stico y mantenimiento de máquinas# equi$os y sistemas electromecánicos# a$licando a$licando las normas técnicas vigentes y estándares de calidad. %.1. Presentaci"n Presentaci"n El m"dulo de Mantenimiento de máquinas eléctricas rotativas# corres$onde al n&cleo de 'ormaci"n $ro'esional# es de ti$o es$ec()co y se im$arte en el cuarto semestre de la carrera de Pro'esional Técnico y Pro'esional Técnico*Bac+iller en Electromecánica industrial. Tiene como )nalidad que el alumno adquiera las +abilidades necesarias $ara llevar a cabo el mantenimiento tanto de motores como de generadores eléctricos# $resentes en diversos ámbitos. El $resente m"dulo está con'ormado $or tres unidades de a$rendi!aje. En la $rimera unidad se abordan temas relacionados con el diagn"stico de o$eraci"n de motores y generadores eléctricos mediante $ruebas de o$eraci"n# en la segunda unidad se aborda el mantenimiento $reventivo de estos y )nalmente en la tercera unidad un idad se contem$la la reali!aci"n del mantenimiento correctivo a motores y generadores eléctricos# de acuerdo a $rogramas de mantenimiento# as( como la instalaci"n y control de los mismos. ,a contribuci"n del m"dulo al $er)l de egreso de la carrera en la que está considerado# incluye el desarrollo de com$etencias $ara mantener máquinas eléctricas rotativas# em$leando técnicas estandari!adas# equi$os y +erramientas. ,a 'ormaci"n $ro'esional del PT y el PT*B PT*B está dise-ada con un u n en'oque de $rocesos# lo cual im$lica un desarrollo secuencial en la adquisici"n de com$etencias $ro'esionales que incluye 'unciones $roductivas integradas en las eta$as de instalaci"n# manejo# o$eraci"n# diagn"stico# mantenimiento y mejora de diversos sistemas. En este sentido# el m"dulo de Mantenimiento de maquinas eléctricas rotativas es $arte im$ortante de la carrera# ya que contribuye al desarrollo de com$etencias transversales $ro'esionales a$licables a otros m"dulos. demás# estas com$etencias se com$lementan con la incor$oraci"n de otras com$etencias básicas# las $ro'esionales y genéricas que re'uer!an la 'ormaci"n tecnol"gica y cient()ca# y 'ortalecen la 'ormaci"n integral de los educandos/ que los $re$ara $ara com$render los $rocesos $roductivos en los que está involucrado $ara enriquecerlos# trans'ormarlos# resolver $roblemas# ejercer la toma de decisiones y desem$e-arse en di'erentes ambientes laborales# con una actitud creadora# cr(tica# res$onsable y $ro$ositiva/ de la misma manera# 'omenta el trabajo en equi$o# el desarrollo $leno de su $otencial en los ámbitos
$ro'esional y $ersonal y la convivencia de manera arm"nica con el medio ambiente y la sociedad. ,a tarea del docente tendrá que diversi)carse a )n de coadyuvar a que sus alumnos desarrollen las com$etencias $ro$uestas en el m"dulo# reali!ando 'unciones tanto de 'acilitador del a$rendi!aje a$rendi!aje como de $rece$tor# y que consistirán en la gu(a y acom$a-amiento de los alumnos durante su $roceso de 'ormaci"n académica y $ersonal y en la de)nici"n de estrategias de $artici$aci"n que $ermitan incor$orar a su 'amilia en un esquema de corres$onsabilidad corres$onsabilidad que coadyuve a su desarrollo integral. En el $roceso de evaluaci"n de las com$etencias# los docentes# en coordinaci"n con el $lantel# tienen la 'acultad de instrumentar las modalidades de autoevaluaci"n# coevaluaci"n y +eteroevaluaci"n# que están vinculadas a una actividad de evaluaci"n seleccionada $ara este )n# indicada en este $rograma de estudios y e0$licitada en la gu(a de evaluaci"n corres$ondiente. Por <imo# es necesario que al )nal de cada unidad de a$rendi!aje se considere una sesi"n de clase en la cual se realice la reca$itulaci"n de los a$rendi!ajes logrados# logrados# en lo general# $or los alumnos con el $ro$"sito de veri)car que estos se +an + an alcan!ado o# en caso contrario# determinar las acciones de mejora $ertinentes. En este $roceso# los docentes tienen la 'acultad de instrumentar las modalidades de autoevaluaci"n# coevaluaci"n y +eteroevaluaci"n# de acuerdo con las condiciones $articulares de su entorno# aun cuando de manera institucional se de)nen los criterios e indicadores $ara su a$licaci"n. %.%. Pro$"sito del m"dulo eali!ar eali!ar el mantenimiento a máquinas eléctricas rotativas $resentes en diversos ámbitos# em$leando equi$os# +erramientas y técnicas estandari!adas $ara garanti!ar la 'uncionalidad de las mismas.
%.. Ma$a del m"dulo
Nombre del módulo Mantenimiento de máquinas eléctricas rotativas 23 4oras
Unidad de aprendizaje
1. 5iagn"stico de motores y generadores eléctricos. %3 +oras
%. Mantenimiento $reventivo a motores y generadores eléctricos. %3 +oras
Resultado de aprendizaje 1.1 eali!a el diagn"stico a motores eléctricos a$licando $ruebas de o$eraci"n de acuerdo con $rocedimientos establecidos y recomendaciones del 'abricante $ara identi)car 'allas. 10 horas 1.2 eali!a el diagn"stico a generadores eléctricos a$licando $ruebas de o$eraci"n de acuerdo con $rocedimientos establecidos y recomendaciones del 'abricante $ara identi)car 'allas. 10 horas 2.1 eali!a el mantto $reventivo a motores eléctricos de acuerdo con $rocedimientos# recomendaciones del 'abricante y el $rograma de mantenimiento $ara asegurar la 'uncionalidad del motor. 10 horas 2.2 eali!a el mantto $reventivo a generadores eléctricos de acuerdo con $rocedimientos# recomendaciones del 'abricante y el $rograma de mantenimiento $ara asegurar la 'uncionalidad del generador.
. Mantenimiento correctivo a motores y generadores eléctricos. 63 +oras
10 horas 3.1 eali!a el mantenimiento correctivo a motores eléctricos considerando el diagn"stico# recomendaciones del 'abricante y el $rograma de mantenimiento $ara restablecer la 'uncionalidad del motor. 25 horas 3.2 eali!a el mantenimiento correctivo a generadores eléctricos considerando el diagn"stico# recomendaciones del 'abricante y el $rograma de mantenimiento $ara restablecer la 'uncionalidad del generador. 25 horas
%.7. 8nidades de a$rendi!aje 8nidad de a$rendi!aje9 :&mero 1 5iagn"stico de motores y generadores eléctricos. Pro$"sito de la unidad9 5iagnosticar la o$eraci"n de motores y generadores eléctricos mediante $ruebas de o$eraci"n# $ara detectar y evaluar condiciones anormales de o$eraci"n. %3 +oras esultado de a$rendi!aje9 1.1 eali!a el diagn"stico a motores eléctricos a$licando $ruebas de o$eraci"n de acuerdo con $rocedimientos establecidos y recomendaciones del 'abricante $ara identi)car 'allas. 13 +oras ;ontenido9
A. Descripción de motores eléctricos. • •
Definición de motor eléctrico. Tipos de motores. Motores de c.c. Motores de c.a. Principio de funcionamiento motor. Ley de Ohm Ley de Faraday Ley de Lenz Campo magnético Construcción del Motor. Componentes principales •
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del
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del motor.
Caractersticas de los motores. Cone!iones en motores de c.c. y c.a. "plicaciones. Caractersticas nominales. •
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B. Descripción de la normati#idad #igente. • • • •
$eguridad e higiene en el tra%a&o. 'nstalaciones eléctricas. "horro y eficiencia energética. Consideraciones am%ientales.
C. Determinación de fallas en motores eléctricos. • •
"plicación de la normati#idad #igente Fallas en motores eléctricos. Monof(sicos. )if(sicos. Trif(sicos. c.a. c.d. $elección de materiales* refacciones e instrumentos de medición. Caractersticas Criterios de selección Mane&o +e#isión de condiciones de operación de los su%sistemas. Cone!ión. "rran,ue. -stator y control. +odamientos. +otor. Cuerpo del motor. -nfriamiento. Lu%ricación. •
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D. -misión del diagnóstico de motores eléctricos. • •
Descripción del diagnóstico. eneración de la orden de tra%a&o.
Motor eléctrico 8n motor eléctrico es una máquina eléctrica que trans'orma energ(a eléctrica en energ(a mecánica mediante interacciones electromagnéticas. lgunos motores eléctricos son reversibles# $ueden trans'ormar energ(a mecánica en eléctrica 'uncionando como generadores. Pueden 'uncionar conectados a una red de suministro eléctrico o a bater(as. ,os motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo $rinci$io de 'uncionamiento# el cual establece que si un conductor $or el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acci"n de u n cam$o magnético# éste tiende a des$la!arse $er$endicularmente a las l(neas de acci"n del cam$o magnético. El conductor tiende a 'uncionar como un electromán debido a la corriente eléctrica que circula $or el mismo adquiriendo as( $ro$iedades magnéticas#
que $rovocan# debido a la interacci"n con los $olos ubicados en el estator# el movimiento circular que se observa en el rotor del motor. Partiendo del +ec+o de que cuando $asa corriente $or un conductor $roduce un cam$o magnético# además si lo $onemos dentro de la acci"n de un cam$o magnético $otente# el $roducto de la interacci"n de ambos cam$os magnéticos +ace que el conductor tienda a des$la!arse $roduciendo as( la energ(a mecánica. 5ic+a energ(a es comunicada al e0terior mediante un dis$ositivo llamado
*Motor de Corriente Alterna (CA): son aquellos motores eléctricos que 'uncionan con corriente alterna.8n motor eléctrico convierte la energ(a eléctrica en 'uer!as de giro $or medio de la acci"n mutua de los cam$os magnéticos. *Motores as(ncronos y s(ncronos. ,os motores as(ncronos >motores de inducci"n?# basan su 'uncionamiento en el e'ecto que $roduce un cam$o magnético alterno a$licado a un inductor o estátor sobre un rotor con una serie de es$iras sin ninguna cone0i"n e0terna sobre el que se inducen unas corrientes $or el mismo e'ecto de un trans'ormador.
Por lo tanto# en este sistema solo se necesita una cone0i"n a la alimentaci"n# que corres$onde al estátor# eliminándose# $or lo tanto# el sistema de escobillas que se $recisa en otros ti$os de motores. ,os motores s(ncronos están constituidos $or un inducido que suele ser )jo# 'ormando $or lo tanto el estátor sobre el que se a$lica una corriente alterna y $or un inductor o rotor 'ormado $or un imán o electroimán que contiene un cierto n&mero de $ares de $olos magnéticos. El cam$o variable del estátor +ace girar al rotor a una velocidad )ja y constante de sincronismo que de$ende de la 'recuencia alterna a$licada. 5e ello deriva su denominaci"n de s(ncronos. *Motores de colector. El $roblema de la regulaci"n de la velocidad en los motores de corriente alterna y la mejora del 'actor de $otencia +an sido resueltos de manera adecuada con los motores de corriente alterna de colector. =eg&n el n&mero de 'ases de las corrientes alternas $ara los que están concebidos los motores de colector se clasi)can en mono'ásicos y $oli'ásicos# siendo los $rimeros los más utili!ados. ,os motores mono'ásicos de colector más utili!ados son los motores en serie y los motores de re$ulsi"n. Todos los motores de corriente continua as( como los s(ncronos de corriente alterna incluidos en la clasi)caci"n anterior tienen una utili!aci"n y unas a$licaciones muy es$ec()cas. ,os motores de corriente alterna as(ncronos# tanto mon o'ásicos como tri'ásicos# son los que tienen una a$licaci"n más generali!ada gracias a su 'acilidad de utili!aci"n# $oco mantenimiento y bajo costo de 'abricaci"n. Por ello# nos centraremos en la constituci"n y el 'uncionamiento de los motores as(ncronos de inducci"n.
,a velocidad de sincronismo de los motores eléctricos de corriente alterna viene de)nida $or la e0$resi"n9
5onde9 n @ :&mero de revoluciones $or minuto. ' @ Arecuencia de la red. $ @ :&mero de $ares de $olos de la máquina. =e da el nombre de motor as(ncrono al motor de corriente alterna cuya $arte m"vil gira a una velocidad distinta a la de sincronismo.
unque a 'recuencia industrial la velocidad es )ja $ara un determinado motor# +oy d(a se recurre a variadores de 'recuencia $ara regular la velocidad de estos motores.
¿Cómo Funciona un Motor Elctrico! "rinci#io de Funcionamiento ¿$ si ahora en lu%ar de un conductor tenemos una es#ira #or la &ue circula corriente! Es como si tenemos % conductores en'rentados >$or uno entra la corriente y $or el otro sale?# un lado de la es$ira sube y el otro baja# ya que $or un lado la corriente entra y $or el otro lado de la es$ira la corriente sale. C esto que $roduceD Pues $roduce un giro de la es$ira# un $ar de 'uer!as en sentido contrario. 4emos conseguido +acer girar una es$ira $or medio de la corriente eléctrica. '''$a tenemos nuestro motor. eamos el dibujo# '(jate en el sentido de las corrientes F a un lado y al otro de la es$ira son contrarios# esto +ace que se $rodu!can 'uer!as o$uestas a cada lado de la es$ira @ Par de Auer!as @ Giro.
,a entrada y salida de la corriente debe tener siem$re el mismo sentido# es $or eso que debemos colocar lo que se llama el colector de del%as# es el encargado de recoger la corriente desde las escoillas y +acer que la corriente siem$re entre y salga $or el mismo lado. si te )jas esta $artido en dos y gira con la es$ira# esto es lo que al girar $osibilita que siem$re entre la corriente $or el mismos sitio res$ecto a la es$ira. En el caso de la )gura la corriente siem$re entra $or la $arte i!quierda de la es$ira y siem$re sale $or la $arte i!quierda de la es$ira# inde$endientemente de como esté la es$ira. OHO en los motores de corriente alterna no +ace 'alta el colector# ya que la corriente continua cambia de sentido automáticamente cada ciclo o vuelta. er alternador. En este# el de la imagen anterior# caso el imán es )jo >llamado estator? y el rotor (#arte %iratoria) ser(a la es$ira o el bobinado >muc+as es$iras?# es lo
más com&n. *emos con+ertido la ener%,a elctrica en ener%,a mec-nica en el movimiento del eje.
LA LEY DE OHM
La Ley de Ohm* postulada por el fsico y matem(tico alem(n eorg $imon Ohm* es una de las leyes fundamentales de la electrodin(mica* estrechamente #inculada a los #alores de las unidades %(sicas presentes en cual,uier circuito eléctrico como son/
0. Tensión o #olta&e "E", en #olt 123. 4. 'ntensidad de la corriente " I ", en ampere 1"3. 5. +esistencia "R" en ohm 1
3 de la carga o consumidor conectado al circuito.
Circuito eléctrico cerrado compuesto por una pila de 1,5 volt, una resistencia o carga eléctrica "R" y la.circulación de una intensidad o flujo de corriente eléctrica " I " suministrado por la propia pila.
De%ido a la e!istencia de materiales ,ue dificultan m(s ,ue otros el paso de la corriente eléctrica a tra#és de los mismos* cuando el #alor de su resistencia #ara* el #alor de la intensidad de corriente en ampere tam%ién #ara de forma in#ersamente proporcional. -s decir* a medida ,ue la resistencia aumenta la corriente disminuye y* #ice#ersa* cuando la resistencia al paso de la corriente disminuye la corriente aumenta* siempre ,ue para am%os casos el #alor de la tensión o #olta&e se mantenga constante. Por otro lado y de acuerdo con la propia Ley* el #alor de la tensión o #olta&e es directamente proporcional a la intensidad de la corriente6 por tanto* si el #olta&e aumenta o disminuye* el ampera&e de la corriente ,ue circula por el circuito aumentar( o disminuir( en la misma proporción* siempre y cuando el #alor de la resistencia conectada al circuito se mantenga constante.
Postulado general de la Ley de Ohm
El flujo de orriente en ampere !ue irula por un iruito eltrio errado, es diretamente proporional a la tensión o #oltaje apliado, e in#ersamente proporional a la resistenia en o$m de la ar%a !ue tiene onetada.
&'R(U)A (A*E(+*ICA ENERA) DE RE-REEN*ACI'N DE )A )E/ DE 01( Desde el punto de #ista matem(tico el postulado anterior se puede representar por medio de la siguiente Fórmula eneral de la Ley de Ohm/
5e donde9 – Fntensidad de la corriente que recorre el circuito en am$ere (A) E – alor de la tensi"n# voltaje o 'uer!a electromotri! en volt (/) – alor de la resistencia del consumidor o carga conectado al circuito en o+m > ?.
e de en ,a ,ey de ,en! $lantea que las tensiones inducidas serán de un sentido tal que se o$ongan a la variaci"n del
Aaraday*,en!I.
e de en:
E8em#los:
Ley de Faraday
,as e0$eriencias de Aaraday y de 4enry $uedes inter$retarlas en términos de la 'uer!a de ,orent!# si la causa de la corriente inducida $uede estar en el movimiento relativo del imán# la oina o la varilla. =in embargo# cuando la corriente inducida tiene su e0$licaci"n en un cambio en la intensidad de la corriente# no $uede +acerse as(.
Fmagen J. Elaboraci"n $ro$ia.
Aaraday encontr" una e0$licaci"n a todas las e0$eriencias relacionando la 'uer!a electromotri! inducida con las variaciones de
Fmagen 2. Elaboraci"n $ro$ia. ,as observaciones de Aaraday le llevaron a deducir que9 $arece corriente inducida cuando hay movimiento relativo entre el inductor >bobina con corriente o imán? y el inducido >circuito en que a$arece la corriente?.
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;uanto más rá$ido es el movimiento# mayor es la corriente inducida.
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;uantas más es$iras tenga la bobina del inducido# mayor es la intensidad de corriente inducida. ,a corriente inducida cambia al cambiar el sentido del movimiento.
Para e0$licar esto# a)rm" que la corriente inducida en un circuito se debe a la variaci"n del n&mero de l(neas de cam$o magnético que atraviesan el circuito? .
Por la de)nici"n de
# su
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=e modi)ca el cam$o magnético B# $orque var(a con el tiem$o o $orque cambia la distancia entre el imán y el circuito# ar(a el área = del circuito# $or de'ormaciones del mismo ;ambia el ángulo K# al +acerlo la orientaci"n del circuito res$ecto al cam$o.
Magnetismo ntes de describir los $rinci$ios básicos del motor# daremos una revisi"n del magnetismo. Todos sabemos que un imán $ermanente atraerá objetos de metal cuando el objeto está cerca o en de contacto con dic+o el imán. El imán $uede +acer esta 'unci"n $ermanente debido a su 'uer!a magnética in+erente# re'erida como Icam$o magnéticoI. En la Aigura 1# el cam$o magnético de dos imanes $ermanentes es re$resentado $or las Il(neas del
Fi%ura 1. ,as l(neas del
Fi%ura 2. El
Fi%ura 3. ,as l(neas magnéticas que circulan alrededor de un conductor salen del $olo : y entran al $olo =. ;uando el alambre 'orma una bobina >véase Aigura ?# todas las l(neas individuales del as( es como se reali!a la bobina del estator# bobina de alambre con base de acero?. ,a ventaja de un cam$o magnético que sea $roducido $or una bobina# es que cuando se invierte la corriente# los $ostes cambian de direcci"n debido al cambio de direcci"n véase Aigura 7?. =i este 'en"meno magnético no se $resentara# el motor de ; no e0istir(a.
Fi%ura 9. ,os $olos de una bobina electromagnética cambian cuando la direcci"n del
;am$o Magnético El cam$o magnético esta 'ormado $or l(neas de 'uer!a que se e0tienden en el es$acio $artiendo del $olo : y dirigiéndose al $olo =. Estas l(neas no se cru!an y se van a$artando al alejarse del imán. ;uanto más cercanas sean las l(neas de 'uer!a y sea mayor el n&mero de ellas# más intenso será el cam$o magnético/ en resumido un cam$o magnético es el conjunto de l(neas de 'uer!a magnéticas. Para e'ectos de atracci"n y re$ulsi"n# $olos o$uestos se atraen y $olos iguales se re$elen. Esto es ocurre igual que con los cam$os electrostáticos# cargas iguales se re$elen y cargas di'erentes se atraen. Electromagnetismo El movimiento de la aguja de una br&jula en las $ro0imidades de un conductor $or el que circula una corriente indica la $resencia de un cam$o magnético >véase Magnetismo? alrededor del conductor. ;uando dos conductores $aralelos son recorridos cada uno $or una corriente# los conductores se atraen si ambas corrientes
Fi%ura 5. ;am$o Electromagnético
;uando un conductor se mueve de 'orma que atraviesa las l(neas de 'uer!a de un cam$o magnético# este cam$o act&a sobre los electrones libres del conductor des$la!ándolos y creando una di'erencia de $otencial y un seg&n la llamada regla de ,en!?. En un cable recto este e'ecto es muy $eque-o# $ero si el cable se arrolla $ara 'ormar una bobina# el e'ecto se am$l(a ya que los cam$os generados $or cada es$ira de la bobina cortan las es$iras vecinas e inducen también una corriente en ellas. El resultado es que cuando se conecta una bobina as( a una 'uente de di'erencia de $otencial# im$ide el una bobina cil(ndrica de alambre recubierta de una ca$a aislante y arrollado en 'orma de es$iral?# en cuyo
interior se coloca un n&cleo de +ierro. =i una corriente eléctrica recorre la bobina# se crea un 'uerte cam$o magnético en su interior# $aralelo a su eje. l colocar el n&cleo de +ierro en este cam$o los dominios microsc"$icos que 'orman las $art(culas de +ierro# que $ueden considerarse $eque-os imanes $ermanentes# se alinean en la direcci"n del cam$o# aumentando de 'orma notable la 'uer!a del cam$o magnético generado $or el solenoide. ,a imantaci"n del n&cleo alcan!a la saturaci"n cuando todos los dominios están alineados# $or lo que el aumento de la corriente tiene $oco e'ecto sobre el cam$o magnético. =i se interrum$e la corriente# los dominios se redistribuyen y s"lo se mantiene un débil magnetismo residual.
Fi%ura . Es$iras y Bobina
;om$onentes
$rinci$ales
del motor.
;omo todas las máquinas eléctricas# un motor eléctrico está constituido $or u n circuito magnético y dos eléctricos# uno colocado en la $arte )ja >estator? y otro en la $arte m"vil >rotor?. El circuito magnético de los motores eléctricos de corriente alterna está 'ormado $or c+a$as magnéticas a$iladas y aisladas entre s( $ara eliminar el magnetismo remanente. El circuito magnético está 'ormado $or c+a$as a$iladas en 'orma de cilindro en el rotor y en 'orma de anillo en el estátor. El cilindro se introduce en el interior del anillo y# $ara que $ueda girar libremente# +ay que dotarlo de un entre+ierro constante. El anillo se dota de ranuras en su $arte interior $ara colocar el bobinado inductor y se envuelve e0teriormente $or una $ie!a metálica con so$orte llamada carcasa.
El cilindro se adosa al eje del motor y $uede estar ranurado en su su$er)cie $ara colocar el bobinado inducido >motores de rotor bobinado? o bien se le incor$oran conductores de gran secci"n soldados a anillos del mismo material en los e0tremos del cilindro >motores de rotor en cortocircuito? similar a una jaula de ardilla# de a+( que reciban el nombre de rotor de jaula de ardilla. El eje se a$oya en unos rodamientos de acero $ara evitar ro!amientos y se saca al e0terior $ara transmitir el movimiento# y lleva aco$lado un ventilador $ara re'rigeraci"n. ,os e0tremos de los bobinados se sacan al e0terior y se conectan a la $laca de bornes.
Estator y otor
Estator
Constituye la parte fija del motor. El estator es el elemento que opera como base, permitiendo que desde ese punto se lleve a cabo la rotación del motor. El estator no se mueve mecánicamente, pero si magnéticamente. Existen dos ti pos de estatores: a Estator de polos salientes b Estator ranurado El estator está constituido principalmente de un conjunto de láminas de acero al silicio !se les llama "paquete#, que tienen la $abilidad de permitir que pase a través de ellas el flujo magnético con facilidad% la parte metálica del estator y los devanados proveen los polos magnéticos. &os polos de un motor siempre son pares !pueden ser ', (, ), *, +, etc.,, por ello el m-nimo de polos que puede tener un motor para funcionar es dos !un norte y un sur.
Rotor Constituye la parte móvil del motor. El rotor es el elemento de transferencia mecánica, ya que de él depende la conversión de energ-a eléctrica a mecánica. &os rotores, son un conjunto de láminas de acero al silicio que forman un paquete, y pueden ser básicamente de tres tipos/ a otor ranurado b otor de polos salientes c otor jaula de ardilla
,a carcasa es la $arte que $rotege y cubre al estator y al rotor# el material em$leado $ara su 'abricaci"n de$ende del ti$o de motor# de su dise-o y su a$licaci"n. s( $ues# la carcasa $uede ser9 a? Totalmente cerrada
b? bierta c? $rueba de goteo d? $rueba de e0$losiones e? 5e ti$o sumergible &a base es el elemento en donde se soporta toda la fuer/a mecánica de operación del motor, puede ser de dos tipos: a 0ase frontal
b 0ase lateral
Por lo general# en la mayor(a de los casos los motores eléctricos cuentan con caja de cone0iones. ,a caja de cone0iones es un elemento que $rotege a los conductores que alimentan al motor# resguardándolos de la o$eraci"n mecánica del mismo# y contra cualquier elemento que $udiera da-arlos.
;ontribuyen a la "$tima o$eraci"n de las $artes giratorias del motor. =e utili!an $ara sostener y )jar ejes mecánicos# y $ara reducir la 'ricci"n# lo que contribuye a lograr que se consuma menos $otencia. ,os cojinetes $ueden dividirse en dos clases generales9 a? ;ojinetes de desli!amiento9 O$eran basándose en el $rinci$io de la $el(cula de aceite# esto es# que e0iste una delgada ca$a de lubricante entre el eje y la su$er)cie de a$oyo.
b? ;ojinetes de rodamiento9 =e utili!an $re'erentemente en lugar de los cojinetes de desli!amiento $or varias ra!ones9 L Tienen un menor coe)ciente de 'ricci"n# es$ecialmente en el arranque. L =on com$actos en su dise-o L Tienen una alta $recisi"n de o$eraci"n. L :o se desgastan tanto como los cojinetes de ti$o desli!ante. L =e rem$la!an 'ácilmente debido a sus tama-os estándares
Cada motor debe contar con una placa de caracter-sticas, en idioma espa1ol, fácilmente visible y firmemente sujeta al motor con remac$es del mismo material que las placas. 2eben ser de acero inoxidable, la pintura del motor no debe cubrirlas, la información debe ser grabada en el metal de las placas de tal manera que pueda ser le-da aunque desapare/can la coloración e impresiones de superficie. &a siguiente información o datos son los m-nimos que debe llevar la placa de datos y placas auxiliares, de cualquier motor de corriente alterna monofásico o trifásico, en forma indeleble y en lugar visible.
+. 3ombre del fabricante. '. 4ama1o, forma de construcción. 5. Clase de corriente. (. Clase de máquina% motor, generador, etc. 6. 37mero de fabricación. ). 8dentificación del tipo de conexión del arrollamiento. 9. 4ensión nominal. *. 8ntensidad nominal. . ;otencia nominal. 8ndicación en <= para motores y generadores de corriente continua e inducción. ;otencia aparente en <>? en generadores s-ncronos. +. @nidad de potencia, por ejemplo <=. ++. égimen de funcionamiento nominal. +'. Aactor de potencia. +5. Bentido de giro. +(. >elocidad nominal en revoluciones por minuto revolmin.
+6. Arecuencia nominal. +). "Err# excitación en máquinas de corriente continua y máquinas s-ncronas. "&fr# inducido para máquinas as-ncronas. +9. forma de conexión del arrollamiento inducido. +*. Dáquinas de cc y s-ncronas: tensión nominal de excitación. Dotores de inducido de anillos ro/antes: tensión de parada del inducido !régimen nominal. +. Dáquinas de cc y s-ncronas: corriente nominal de excitación. Dotores de inducido de anillos ro/antes: intensidad nominal del motor. '. Clase de aislamiento. '+. Clase de protección. ''. ;eso en g o 4. '5. 37mero y a1o de edición de la disposición >2E tomada como base. &a siguiente placa de caracter-sticas es de la casa comercial B8EDE3B, veamos que nos indica:
&eyendo los datos podemos observar: F 3 ~, representa que es trifásico de corriente alterna. F Mot. 1LA, motor y 1LA nos indica que es de jaula de ardilla este dato solamente lo sabemos a través del catálogo. F IP , protección mecánica, clase de protección al polvo y al agua. F IM !, es la forma constructiva.
F IE"#E$, es la norma europea !8nternacional Electrotecnical ComsionEuropeam 3orm F %H."I.&, es el tipo de aislamiento. &eyendo los datos de la i/quierda de la placa podemos observar: F ' H(, como es lógico indica la frecuencia o ciclos por segundo. F )3'#*'' +, la primera cifra indica que se debe conectar en triángulo en redes de '5 v y la segunda cifra indica la conexión en estrella del motor en redes de ( v. F 1. -, se1ala la potencia mecánica o 7itl desarrollada en el eje. F ,#3.* A, amperaje absorbido !es decir la intensidad de la potencia 7til más la intensidad de la potencia perdida en la máquina por el motor en triángulo la primera cifra y en estrella la segunda. F "os / ',01, coseno de fi de la máquina. F 1*)'#mn, son las revoluciones por minuto, es decir, la velocidad a la que gira el eje del motor. F ))'2)*'#30'2*)' , las primeras cifras es la conexión en triángulo y las segundas cifras la conexión en estrella . F 4.124.1#3.23. A, son los amperajes consumidos con respecto a las conexiones anteriores, las primeras cifras en conexión triángulo y las segundas cifras el consumo en la conexión estrella.
;one0i"n de los motores de c.c. $licaciones 5e$endiendo de c"mo se conecte el devanado de e0citaci"n res$ecto al inducido los motores $ueden ser9
•
Motor con e;citación inde#endiente: El devanado de e0citaci"n se conecta a una 'uente de tensi"n di'erente a la a$licada al inducido. Esta se$araci"n a$orta la ventaja de mayores $osibilidades de regulaci"n de velocidad que el de derivaci"n.
Fmagen %. Esquema de un motor de corriente continua con e0citaci"n inde$endiente. Fmagen de elaboraci"n $ro$ia =e a$lica donde se requiera una velocidad $rácticamente constante
•
Motor con e;citación en deri+ación o shunt: El devanado de e0citaci"n se conecta en $aralelo con el inducido. ,a velocidad de un motor con e0citaci"n en derivaci"n $ermanece $rácticamente constante $ara cualquier régimen de carga.
Fmagen %J. Esquema de un motor de corriente continua con e0citaci"n en derivaci"n o s+unt. Fmagen de elaboraci"n $ro$ia
Fmagen %2. Grá)cas de velocidad y carga en un motor con e0citaci"n en derivaci"n o s+unt. Fmagen de elaboraci"n $ro$ia ;uando se aumenta el $ar resistente a$licado al motor# la Fi aumenta $ara $roducir un $ar motor igual al mismo. 5ada su estabilidad# éste $osee un cam$o de a$licaci"n muy am$lio9 máquinas# +erramientas $ara metales# madera# $lásticos...etcétera.
8n motor derivaci"n de 7 $olos $osee un inducido del ti$o imbricado sim$le con J33 conductores. ,a resistencia del inducido es de 3#16N y la del devanado inductor de %%3N. ,a tensi"n de la red es de %%3. En condiciones nominales el motor gira a 1633 r$m. El
Calcular: 1.
Fntensidad absorbida $or el motor.
%.
Potencia absorbida.
.
Par o momento angular interno.
7.
=i la intensidad admisible en el arranque es % veces la nominal# deducir el valor que deberá tener la resistencia del reostato de arranque.
6.
Momento angular o $ar de arranque.
•
Motor con e;citación en serie: El devanado de e0citaci"n se conecta en serie con el inducido# $or lo tanto la Fe0 @ Fi. =eg&n aumenta la intensidad del motor# el motor va $erdiendo velocidad. Para intensidades muy $eque-as el motor tiende a alcan!ar velocidades muy elevadas.
Fmagen 1. Esquema de un motor de corriente continua con e0citaci"n en serie.
Fmagen de elaboraci"n $ro$ia Tiene un $ar elevado de arranque# ya que si la intensidad es elevada# el $ar crecerá de 'orma cuadrática a esa intensidad. ,a velocidad del motor disminuye seg&n se le e0ige un mayor $ar resistente.
Fmagen %. Grá)cas de velocidad# $ar y $ar*velocidad en un motor con e0citaci"n en serie. Fmagen de elaboraci"n $ro$ia Pulsa sobre la imagen $ara am$liarla =e utili!an $ara los casos que se e0ige un gran $ar de arranque9 tranv(as# locomotoras# gr&as... etcétera# y es muy $ráctica su u tili!aci"n en tracci"n eléctrica.
8n motor serie $osee una resistencia en el inducido de 3#%N. ,a resistencia del devanado de e0citaci"n serie vale 3#1N. ,a tensi"n de la l(nea es de %%3 y la '.c.e.m. es de %16.
,a intensidad que absorbe en el arranque.
%.
,a intensidad nominal de la l(nea.
.
,a resistencia a conectar $ara reducir la intensidad de arranque al doble de la nominal.
esolver el ejercicio9 a.
5es$reciando la ca(da de tensi"n en las escobillas.
b.
=in des$reciar la ca(da de tensi"n en las escobillas.
•
Motor con e;citación en com#ound: ,as caracter(sticas del motor com$ound están com$rendidas entre las del motor s+unt y las del motor serie. Estos motores se em$lean en muy $ocas ocasiones# debido al $eligro de embalamiento $ara 'uertes cargas. &n as( su mayor utili!aci"n es en gr&as# tracci"n# ventiladores# $rensas# limadores# etcétera# y en máquinas que requieran elevado $ar de arranque# como com$resores# laminadoras# etcétera.
Fmagen 7. Motor de c.c. de $eque-a $otencia. Auente9 =anco de im-%enes del >E . ;reative ;ommons
Este #rolema es de un e;amen de #ruea de acceso a la uni+ersidad6 ¿lo hacemos!
8n motor de c.c. de e0citaci"n com$ound larga tiene $or caracter(sticas9 •
A.c.e.m. EQ@ %3.
•
esistencia de inducido# i @ 3#1N.
•
esistencia de e0citaci"n serie# s @ 3#1N.
•
esistencia de e0citaci"n derivaci"n# d @ 73N. =i se alimenta a una tensi"n de %73# determinar9
1. %.
.
,as corrientes que circulan $or sus devanados. ,a $otencia mecánica suministrada >Potencia &til?# la $otencia absorbida de la l(nea de alimentaci"n# y las $érdidas de calor en su s devanados. El $ar motor# sabiendo que gira a 1333 r$m.
;omo +abréis com$robado la resoluci"n de $roblemas de máquinas eléctricas de corriente continua son relativamente sencillos. ,o $rimero que tenéis que +acer $ara resolver cualquier ejercicio de este estilo es dibujar su esquema y sustituir sus valores# al +acerlo se queda un circuito eléctrico sencillo donde +allaréis el dato o los datos que os $idan. ,uego con el esquema del balance de $otencias# el cálculo de cada una de ellas no es com$licado. C $or <imo el $ar# que manejando bien el balance de $otencias no es com$licado. En el arc+ivo de tareas se os $ro$ondrán varios ejercicios y +abrá un a$artado de $roblemas $ro$uestos en P8# PEG# etcétera.
Diagramas de conexión de los motores de corriente alterna
• • •
Todos los motores tri'ásicos están construidos internamente con un cierto n&mero de bobinas eléctricas que están devanadas siem$re juntas# $ara que conectadas constituyan las 'ases que se conectan ent re s(# en cualquiera de las 'ormas de cone0i"n tri'ásicas# que $ueden ser9 5elta Estrella Estrella*delta ? o nueve >2? terminales $ara ser conectados a la l(neo de alimentaci"n tri'ásica. ;ada devanado de un motor de inducci"n tri'ásico tiene sus terminales marcadas con un n&mero $ara su 'ácil cone0i"n. ,os terminales o $untas de los devanados se conectan de modo que y B cierren un e0tremo de la delta
>triángulo?# también B y ;# as( como ; y # $ara de esta manera 'ormar la delta de los devanados del motor.
,os motores de inducci"n de jaula de ardilla son también devanados con nueve >2? terminales $ara conectar los devanados internos $ara o$eraci"n en delta. =e conectan seis >? devanados internos $ara 'ormar una delta cerrada# tres devanados están marcados como 1*7*2# %*6* y **J# en éstos. ,os devanados se $ueden bobinar $ara o$erar a uno o dos voltajes.
Estrella ,os devanados de la mayor(a de los motores de inducci"n de jaula de ardilla están conectados en estrella. ,a cone0i"n estrella se 'orma uniendo una terminal de cada devanado# las tres terminales restantes se conectan a las l(neas de alimentaci"n ,1# ,% C ,. ,os devanados conectados en estrella 'orman una con)guraci"n en C.
8n motor conectado en estrella con nueve >2? terminales# tiene tres $untas en sus devanados conectadas $ara 'ormar una estrella >*J*2?. ,os tres $ares de $untas de los devanados restantes# son los n &meros9 1*7# %*6 y *. ,os devanados se $ueden conectar $ara o$erar en bajo o alto voltaje. Para la o$eraci"n en bajo voltaje# éstos se conectan en $aralelo/ $ara la o$eraci"n en alto voltaje# se conectan en serie.
